林楠森 宋轶琳 刘春秀 蔡新霞*

①(中国科学院电子学研究所传感技术国家重点实验室 北京 100190)

②(中国科学院研究生院 北京 100190)

1 引言

人体的神经系统是由数以亿计的神经元组成的复杂网络，神经系统中信息的编码与处理在很大程度上是通过大量神经元构成的群体协同活动完成的，因此对神经元群体开展全面、准确、实时、同步的检测，能够获得更为全面、有效的数据，为进一步揭示神经信号传递、编码与解码的本质提供可靠的帮助[1]。传统的神经电生理信号检测手段可分为3类：(1)膜片钳记录、(2)胞内记录、(3)胞外记录。检测电极大都是以金属微丝和玻璃微电极为主，存在检测通道数少，操作繁琐等缺点。随着电子技术和微机械加工技术的发展，微电极阵列(Micro-Eelectrode Array, MEA)作为一种对传统方法的加强，实现了对神经网络的高空间分辨率的检测，并且大大简化了实验步骤，同时可以检测几十甚至上百个通道的电生理信号。目前在心脏研究、突出可塑性研究、神经再生研究、高通量药物筛选等研究领域发挥越来越重要的作用[2−4]。

虽然微电极阵列(MEA)技术具有以上的诸多优点，但相较于传统的检测手段，微电极阵列所检测到信号幅度偏低、信噪比不高，这和电极与待测神经元接触不够紧密有关。例如在脑组织切片的实验中，切片表面会有一定厚度的死细胞层，阻碍了待测细胞和电极的接触，导致检测到的信号幅度往往比传统方法小2-3个数量级[5,6]。

本文针对神经……